Φ12m沉淀池用悬挂式中心传动刮泥机设计

1、毕 业 设 计 （论 文） 任 务 书学院（系、部） 机械 专业 环境工程 班级 环071 学生姓名 指导教师/职称 朱江、常俊英/副教授、讲师1.毕业设计（论文）题目12m沉淀池用悬挂式中心传动刮泥机设计2.任务起止日期： 2011 年 2 月 21 日 至 2011 年 6 月 10 日3.毕业设计（论文）的主要内容与要求（含课题简介、任务与要求、预期培养目标、原始数据及应提交的成果）（1）题目简介与任务要求沉淀池是所有污水处理工艺中的一种主要构筑物，对污水中的悬浮固体起到沉淀分离作用。而及时排除沉于池底的污泥以便污泥回流或进一步脱水处理，是使沉淀池正常工作，保证出水水质的一项重要措施。刮

2、排泥设备主要通过刮泥的过程，将沉淀池中的污泥进行收集排出。中心传动刮泥机是使用于圆形沉淀池中一种排泥装置，其特点是传动机构在池中心，具体分为垂架式和悬挂式两种。本设计主要对直径为12m的辐流式沉淀池用悬挂式刮泥机进行结构设计和三维实体模拟，并对传动系统及辅助设备进行设计选型。（2）预期培养目标本课题紧密结合工程实际，工作量饱满，难度适中，通过具体设计，使毕业生增强检索资料、应用文献、外语阅读及翻译能力，加强工程设计、计算与绘图能力，使用计算机进行辅助设计的能力，特别是三维建模能力，并培养毕业生独立分析与思考能力。（3）原始数据池径12m的二沉池，池底坡度0.05，有效水深3.2m，沉淀时间4h

3、。（4）应提交的成果 查阅10篇以上文献资料，中文文献不少于8篇，英文文献不少于20000字符，英文文献翻译5000左右汉字； 开题报告； 总体结构和主要零部件的设计图纸：3张a0图纸工作量； 三维实体模型；毕业设计论文。4.主要参考文献1 陈家庆. 环保设备原理与设计. 中国石化出版社2 闪红光. 环保设备设计选用手册-水处理设备.化学工业出版社 3 郑铭.环保设备原理 设计 应用. 化学工业出版社4 机械制图、机械设计相关书籍5.进度计划及指导安排第01周 接受题目，校内文献查阅，着手撰写开题报告；第02周 校外文献查阅，翻译与本题目有关的英文资料，撰写开题报告；第03周 撰写修改开题报告

4、，准备开题报告；第04周 开题报告，按照规定格式上交word打印版；第05周 复习与题目有关方面的知识，制定设计方案，根据已知条件进行设计计算；第06周 进行结构设计计算，确定总体结构设计方案；第07周 进行总体结构设计，画出总体结构设计草图；第08周 讨论修改总体结构设计，三维模拟造型；第09周 零件和总体结构三维模拟造型；第10周 计算机绘制总体结构图和主要零件图；第11周 手工绘制总体结构图、手工绘制主要零件图；第12周 检查修改全部手工绘图，完成全部图纸工作；第13周 整理资料，并输入计算机，撰写毕业论文；第14周 整理资料，修改图纸与论文，按照规定时间上交毕业设计相关材料；第15周

5、根据评阅教师及指导教师的评阅意见，进一步修改图纸与论文，准备毕业答辩；第16周 整理资料，进行毕业答辩。任务书审定日期 年 月 日 系（教研室）主任（签字） 任务书批准日期 年 月 日 教学院（系、部）院长（签字） 任务书下达日期 年 月 日 指导教师（签字） 计划完成任务日期 年 月 日 学生（签字） 12m沉淀池用悬挂式中心传动刮泥机设计摘要本设计在查阅相关资料，了解刮泥机的构造和运行方式的基础上，根据力学、材料、机构等方面知识，针对一定要求设计的一款悬挂式中心传动刮泥机。利用cad软件和ug软件完成图纸。主要内容分为四大部分。第一部分主要介绍了刮泥机的研究现状和发展趋势和选题目的和意义，

6、及完成设计的条件。第二部分是悬挂式中心传动刮泥机的总体结构设计和方案；主要介绍悬挂式中心传动刮泥机的组成部分和传动方案。第三部分为悬挂式中心传动刮泥机的主要设计；主要介绍悬挂式中心传动刮泥机构成部分设计。第四部分为悬挂式中心传动刮泥机附件设计；主要介绍用到的附件设计。第五部分为cad软件和ug软件示意图。关键词：悬挂式刮泥机；结构设计；传动方案；中心传动used on the sedimentation tank diameter 12 meters suspended center drive mud scraper designabstract baused on reading rela

7、ted information,learn scraper construction and operation mode, the knowledge of mechanics,material and mechanism of the design.against at the certain requirements to the design of a hanging center drive scraper.completed drawings use of cad software and ug software.main content is divided into four

8、parts.the first part is an introduction:one hand is introduce the research and development trend of the scraper;on the other hand, involving selection purpose and significance of the design.the second part is the main structure design and programme of hanging centre drive mud scraper machine:it main

9、ly introduces made and transmission programme of the hanging centre drive mud scraper machine.the third part is the main design of hanging centre drive mud scraper machine .it introduces the hanging center drive scraper body into constituent of the design.part fourth is attachment design of hanging

10、center drive scraper machine: it introduces the use of accessories design. the fifth part is cad software and ug software graphical representation.keywords:suspened mud scraper;the main structure design;transmission programme;centre drive目 录第一章 绪 论11.1选题背景11.2研究意义21.3文献综述31.4研究的基本内容，拟解决的主要问题111.5研究步

11、骤、方法111.6研究工作进度111.7本章小结12第二章 悬挂式中心传动刮泥机的总体结构和传动方案132.1悬挂式中心传动刮泥机的组成部分132.2制定驱动方式152.3本章小结18第三章 悬挂式中心传动刮泥机的性能分析和技术要求193.1确定刮臂和刮板的外缘直径193.2驱动功率的计算193.3减速器选择213.4齿轮传动223.5传动立轴设计253.6刮臂刮板设计283.7横臂的设计293.8水下轴承的设计293.9小刮刀及其连接部分设计313.10导流筒的设计323.11工作桥设计323.13撇渣机构的设计363.14校核传动立轴的强度363.15回转支承校核383.16水下轴承校核4

12、03.17工作桥的校核423.18本章小结46第四章 悬挂式中心传动刮泥机附件设计474.1拉杆设计474.2吊耳设计474.3键的选择484.4机箱的设计494.5机箱附属零件设计49第五章 计算机辅助设计515.1cad设计515.2三维模拟造型设计53参 考 文 献58致 谢60第一章 绪 论1.1选题背景国产悬挂式中心传动刮泥机生产始于20世纪70年代中后期，随着处理工艺的发展，产生了多种结构、多种排泥方式的一系列产品，基本能满足工艺的需要。在国外一些发达国家，中心传动刮泥机设计和制造技术产业已发展到一个相对成熟的阶段，特别是美国，日本等发达国家的环保工业起步较早，经过近20年的发展，

13、中心传动刮泥机已发展成为门类相当齐全的热门产品，并形成集团化竞争势头，产品的发展趋势已从以用户的适应性为主，逐步转向系列化，标准化和高技术，高质量方向发展。沉淀池是所有污水处理工艺中的一种主要构筑物，对污水中的悬浮固体起到沉淀分离作用。而及时排除沉于池底的污泥以便污泥回流或进一步脱水处理，是使沉淀池正常工作，保证出水水质的一项重要措施。刮排泥设备主要通过刮泥的过程，将沉淀池中的污泥进行收集排出。中心传动刮泥机是使用于圆形沉淀池中一种排泥装置，其特点是传动机构在池中心，具体分为垂架式和悬挂式两种。1.2研究意义刮泥机是一种排泥设备，是污水处理工艺中重要的组成部分。其结构简单，传动平稳，动力消耗低

14、，刮泥效果好，是一种理想的排泥设备，用于城市污水处理厂、自来水厂以及工业废水处理中辐流式圆形沉淀池和浓缩池中，排除沉降在池底的污泥和撇除池面的浮渣。应用领域：刮泥机主要应用于钢铁、冶金、矿山、水处理等行业。目前我国的刮泥机的种类虽然繁多，但是对于不同情况下刮泥机的选定有着不同的看法。因此对刮泥机的研究有助于使其产品的规范化和人性化。此外，研究刮泥机为日后从事机械设计方面的工作打下基础并积累相关经验，同时也有助于对机械、环保行业的认识，为就业提供方向性的指导。另一方面为了巩固和运用大学四年所学的专业知识，培养机械设计的能力。并增强检索资料、应用文献、外语阅读及翻译能力，加强工程设计、计算与绘图能

15、力，使用计算机进行辅助设计的能力，特别是三维建模能力，并能够培养独立分析与思考能力。1.3文献综述沉淀池是污水处理厂实行清洁生产污水处理系统中的重要单元，作用是使污水中固体物沉降，浮渣上浮，固水分离，澄清水质。图1.1为瑞典conpura公司设计的辐流式周边传动刮泥机。刮泥机是设置在沉淀池中，对活性污泥等固体沉降物及浮渣进行收集和清除的设备。各种形式的刮泥机直径多为2055m，最大可达125m。良好的刮泥机应具备移除污泥速度快、搅拌污泥浓度高、构造简单、坚固耐用等特性。表1.1为机械排泥设备的基本分类。图1.1 辐流式周边传动刮泥机表1.1 机械排泥设备的基本分类列表沉淀池池型排泥形式平流式行

16、车式吸泥机刮泥机链板式螺旋输送式辐流式中心传动垂架式刮泥机吸泥机悬挂式刮泥机吸泥机周边传动（全/半桥）刮泥机吸泥机竖流式沉淀污泥靠重力排除，无机械排泥设备1.3.1平流式沉淀池及其刮泥机平流式沉淀池是沉淀池的一种类型。池体平面为矩形，进口和出口分设在池长的两端。池的长宽比不小于4，有效水深一般不超过3m，池子的前部的污泥设计。平流式沉淀池沉淀效果好，使用较广泛，但占地面积大。常用于处理水量大于15000立方米/天的污水处理厂。平流式沉淀池由进、出水口、水流部分和污泥斗三个部分组成。池体平面为矩形，进出口分别设在池子的两端，进口一般采用淹没进水孔，水由进水渠通过均匀分布的进水孔流入池体，进水孔后

17、设有挡板，使水流均匀地分布在整个池宽的横断面；出口多采用溢流堰，以保证沉淀后的澄清水可沿池宽均匀地流入出水渠。堰前设浮渣槽和挡板以截留水面浮渣。水流部分是池的主体，池宽和池深要保证水流沿池的过水断面布水均匀，依设计流速缓慢而稳定地流过。污泥斗用来积聚沉淀下来的污泥,多设在池前部的池底以下，斗底有排泥管，定期排泥。图1.2为平流式沉淀池，目前应用于平流式沉淀池的有行车式刮泥机、链板式刮泥机及螺旋输送式刮泥机。图1.2 平流式沉淀池1.3.2竖流式沉淀池竖流式沉淀池又称立式沉淀池（如图1.3所示），是池中废水竖向流动的沉淀池。池体平面图形为圆形或方形，水由设在池中心的进水管自上而下进入池内，管下设

18、伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升，悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。堰前设挡板及浮渣槽以截留浮渣保证出水水质。池的一边靠池壁设排泥管靠静水压将泥定期排出。竖流式沉淀池的优点是占地面积小，排泥容易，缺点是深度大，施工困难，造价高。常用于处理水量小于20000m3/d的污水处理厂。理论依据：竖流式沉淀池中，水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截留速度与水流上升速度相等，上升速度等于沉降速度的颗粒将悬浮在混合液中形成一层悬浮层，对上升的颗粒进行拦截和过滤。因而竖流式沉淀池的效率比平流式沉淀池要高。由于竖流式沉淀池沉淀污泥靠重力排除，因此无机械排泥设备。图1

19、.3 竖流式沉淀池1.3.3辐流式沉淀池及其刮泥机图1.4为辐流式沉淀池，池体平面为多圆形，也有方形。废水自池中心进水管进入池，沿半径方向向池周缓缓流动。悬浮物在流动中沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流出水渠。辐流式沉淀池多采用回转式刮泥机收集污泥，刮泥机刮板将沉至池底的污泥刮至池中心的污泥斗，再借重力或污泥泵排走。为了刮泥机的排泥要求，辐流式沉淀池的池底坡度平缓。刮泥机是安装在沉淀池（多为圆形，少数为方形）上，将沉淀在下部的泥浆刮集一起排出的处理装置。通过沉淀池上部边缘的集渣槽将浮渣刮集在一起排出处理，池上部的澄清水通过溢流堰排出处理。图1.4 辐流式沉淀池（1）从沉淀池的直径归

20、类可分为三类：219m系列该系列产品一般采用双蜗轮同轴带花键传动、提耙结构；扭矩自动跟踪；过载自动提耙三级保护。另外，此系列产品也经常与其他设备组合形成新的具有综合功能的系列产品。1922m系列主传动采用外齿传动，前二级配有蜗轮、链轮、摆针组合及扭矩自动跟踪系统。当过载时，由通过支座同心刚接在齿轮上方的蜗轮机构提升旋转刮泥耙架。输出最大扭矩13,200kgm。其传动轴仍为管轴状结构。22200m系列该系列产品有三个子系列，其共同特点如下：1）带钢筋水泥或钢制的中心支柱，传动轴为钢制方笼式或圆筒式；2）最末级主传动为大模数内齿传动；3）前二级驱动可以是一个或多个摆针、蜗轮、行星、液压马达、链轮组

21、合并配套扭矩自动跟踪系统；4）采用国际先进的高速、高效浓缩的驱动、沉淀结构。（2）从动力驱动方式归类可分为两类：一类是周边传动刮泥机；另一类为中心传动刮泥机。周边传动刮泥机周边传动刮泥机的驱动动力来自于周边耙臂上的电机减速机驱动的齿轮与池边上的圆形齿条啮合拨动，再通过耙臂带动耙架运动，由耙架上一定角度的刮泥板将污泥收集到中心排走。图1.5为典型的周边传动刮泥机，为防止齿轮磨损，支撑齿轮耙臂的还有一个半径略小于圆形齿条的道轨，随着旋转的电机所需电源通过池中心滑环来传递。图为周边传动刮泥机。图1.5 周边传动刮泥机尽管周边传动刮泥机存在导电结构效果不好、没有过载保护功能、易压耙以及笨重的齿条和轨道

22、笨重等问题，但多年来在不同领域里采用的刮泥机仍然是在周边传动的框架下，一边应用，一边修改完善。如在导电方面，将铁、铜滑环改成滑触线传送导电；笨重的齿轮传动、圆形齿条和轨道改成多胶轮支撑传动；没有提耙就改成液压提耙等等。但这些做法都不能使周边传动刮泥机存在的问题得到根本解决。周边传动刮泥机在应用中的主要问题表现在：1）露天作业时，在有风、雨、雪、蒸汽的情况下，导电仍然不可靠；2）刮泥机的胶轮在大负载或结冰的情况下，照样磨损严重甚至打滑或严重影响正常工作。如保国铁矿90m周边传动刮泥机就是如此；3）液压提耙配有液压泵站系统，结构复杂、故障点多，而且由于液压控制支撑刮泥反力会造成周边驱动轮压力，摩擦

23、力减小，为增加拖动力，负载稍大时（30m）不得不将胶轮换成齿轮、圆形齿圈和轨道。如马钢高炉工程中使用的带液压提耙系统的周边传动刮泥机。中心传动刮泥机中心传动刮泥机的传动设备来自池中的一套驱动机构，适用于贺形沉淀池的排泥。具体分为垂架式和悬挂式两种。1）垂架式中心传动刮泥机如图1.6所示，主要由驱动装置、中心支座、中心竖架、导流筒、工作桥、刮臂桁架、刮泥板及撇渣板、集渣斗等部件组成。一般在辐流式沉淀池中央设置兼作进水管道的立式柱管，立式柱管的下口与池底进水管衔接，上口封闭作为中心座的平台，管壁四周开孔出水。立式柱管大多为钢盘混凝土结构，也可采用钢管制成。图为垂架式中心传动刮泥机。图1.6 垂架式

24、中心传动刮泥机2）悬挂式中心传动刮泥机主要有全桥式（池径16m）和半桥式（池径=1430m）两种。全桥式主要由出水堰板、拉紧装置、工作桥、驱动装置、稳流筒、小刮泥板、水下轴承总成、刮集装置等组成。图7为一典型全桥式中心传动刮泥机；半桥式主要由工作桥、导流筒、驱动装置、刮臂拉杆、小刮泥板、刮泥架、刮臂、浮渣漏斗等组成。图1.7 悬挂式中心传动刮泥机悬挂式中心传动刮泥机的工作原理：采用中心驱动方式 ，刮臂在驱动装置带动下绕中心轴旋转，刮臂上的刮泥板将沉积在池底的污泥由外向内推向中心集泥坑，然后通过中心排泥管将收集的污泥排出。中心传动刮泥机与周边传动刮泥机的比较刮泥机是水处理和选矿的关键设备，现已广

25、泛应用于冶金、市政、石化、电力、矿山、机械等行业，并且出现逐年递增的趋势。但在实际生产运行中应该采用周边传动刮泥机还是中心传动刮泥机，在国内尚有不同的意见。 对于周边传动和中心传动在小型刮泥机上的应用，认识差别不大。除在小直径、轻型（如造纸等）刮泥机上二者都有应用外，在生产应用中，绝大部分都是采用中心传动刮泥机。特点：中心传动刮泥机具有过负载抗倾覆能力较强、有三级过载保护、可自动提耙、无滑环导电可靠性高、没有齿条等繁杂的特殊要求、结构合理、安全性高、无需人控制的优点。而周边传动刮泥机一般无扭矩跟踪、过扭矩提耙报警等保护功能，易压耙，当负载过大时易造成机构损坏；主驱动采用滑环导电，可靠性差；配套

26、的圆形齿条、道轨笨重。因而中心传动在小型刮泥机上应用较多。在20200m大中型刮泥机的选型问题上，一些业内人士认为，应用周边传动刮泥机比较可靠。这与我国多年来不能生产制造或只能生产简单、不能提耙、低档次、小于50m中心传动刮泥机有关。近年来2090m周边传动刮泥机在国内各个领域中不断重复运用，特别是在负载较大的矿山选矿上更是如此。通过对比分析可以看出，中心传动刮泥机和周边传动刮泥机的初次投资尽管差别不大，但由于中心传动刮泥机比周边传动刮泥机运行可靠、效率高，所以后续投资会刮泥机运行可靠、效率高，所以后续投资会1/31/2。随着我国经济快速发展和法制的健全，我国与国外工业发达国家的环保技术差距逐

27、渐缩小。完全有理由相信：我国的环保、矿山设备水平会很快赶上国外发达国家。而水处理和选矿的关键设备刮泥机也将会由具有自主知识产权的居国际先进水平的大型全自动提耙中心传动刮泥机逐渐取代传统的周边传动刮泥机。（3）辐流式沉淀池用刮泥机的特点20m以下的中心传动刮泥机驱动机构以具有三级保护特种组合功能的蜗轮为主，驱动耙架旋转刮泥刮渣，当负载大于设定值50%60时，报警并且组合在蜗轮箱上的扭矩跟踪系统（输出离散量和420ma信号，下文简称为420ma）控制通过支座同心刚接在蜗轮箱上的小型蜗轮和前级驱动机构开始启动并提升旋转耙架，以减小刮泥负载。当负载小于30%45%时，耙架又回落至原位刮泥；当负载大于7

28、0%90%时，电控系统报警，安全机构剪断；当负载达到100时，机械安全销剪断，系统提耙并报警。负载不同则设置也有所不同。直径大于20m带中心支柱的中心传动刮泥机，因为负载大，一般最末级驱动为大模数内齿驱动，前几级驱动可以是摆针、蜗轮、行星、液压马达、链轮分别组合并配套扭矩跟踪系统，并配有机电三级保护，同时还有过载保护刮泥系统抗倾覆的提升机构，有上下行程和极限控制。其工作原理同上。回转式刮泥机特点：1）结构简单紧凑，安装方便，效率高，重量轻。2）节约运行费用，维护管理方便。3）刮集泥效果好，排出污泥含水率低。4）配备过扭保护机构，工作安全可靠1.3.4国内外刮泥机的发展趋势工业发达国家采用的大、

29、中型刮泥机，无论是美国出口到我国80m以上的大型铁矿山刮泥机，还是德国柏林污水厂50m刮泥机，基本都是全自动中心传动提耙刮泥机，运行可靠。特别是用于矿山，十几年来运行稳定，并正向大型化、高效化发展。目前，国内很多专业人士已认识到周边传动刮泥机存在的问题和刮泥机应用的发展方向。近年来，国内许多大型钢铁企业都将20m50m负荷较大的刮泥机陆续由周边传动改为带自动提耙装置的中心传动，如宝钢、鞍钢、唐钢、太钢、安钢、吉铁、包头铜矿甚至中钢出口土耳其的高炉等工程，也都采用了丹东公司研发的具有自主知识产权的全自动中心传动系列刮泥机。 1.4研究的基本内容，拟解决的主要问题本设计主要对直径为12m的辐流式沉

30、淀池用悬挂式刮泥机进行结构设计和三维实体模拟，并对传动系统及辅助设备进行设计选型。因此拟解决的问题如下：1.4.1设计参数的确定根据沉淀池的类型和进出水的污泥参数，参考污水排放标准，本设计的设计参数为：池径12m的二沉池，池底坡度0.05，有效水深3.2m，沉淀时间4h。1.4.2刮泥机总体结构理论阐述及总体方案的确定通过收集关于悬挂式中心传动刮泥机的相关资料对出水堰板、拉紧装置、工作桥、驱动装置、稳流筒、小刮泥板、水下轴承总成、刮集装置等部件进行计算。1.4.3悬挂式中心传动刮泥机的机构设计确定总体方案后，根据机械结构的知识进行刮泥机的机构设计，并运用理论力学，材料力学等理论知识对传动立轴，

31、回转支承，工作桥等主要部件进行受力分析及校核。1.4.4利用ug等三维建模软件对刮泥机进行三维实体建模1.4.5根据计算所得数据，利用autocad软件完成零件图和总装配图。1.5研究步骤、方法首先对设计内容进行中文、外文文献检索，以增加对毕设题目的整体把握。其次复习与题目有关方面的知识，制定设计方案，根据已知条件进行设计计算，进行结构设计计算，确定总体结构设计方案，画出总体结构设计草图。再次对毕设题目的零件和总体结构进行三维模拟造型。最后整理资料，并输入计算机，撰写毕业论文。1.6研究工作进度第01周 接受题目，校内文献查阅，着手撰写开题报告；第02周 校外文献查阅，翻译与本题目有关的英文资

32、料，撰写开题报告；第03周 撰写修改开题报告，准备开题报告；第04周 开题报告，按照规定格式上交word打印版；第05周 复习与题目有关方面知识，制定设计方案，根据已知条件进行设计计算；第06周 进行结构设计计算，确定总体结构设计方案；第07周 进行总体结构设计，画出总体结构设计草图；第08周 讨论修改总体结构设计，三维模拟造型；第09周 零件和总体结构三维模拟造型；第10周 计算机绘制总体结构图和主要零件图；第11周 手工绘制总体结构图、手工绘制主要零件图； 第12周 检查修改全部手工绘图，完成全部图纸工作；第13周 整理资料，并输入计算机，撰写毕业论文；第14周 整理资料，修改图纸与论文，

33、按照规定时间上交毕业设计相关材料；第15周 根据评阅教师及指导教师的评阅意见，进一步修改图纸与论文，准备毕业答辩；第16周 整理资料，进行毕业答辩。1.7本章小结本章主要对刮泥机作了一个简单介绍。对悬挂式中心传动刮泥机与其他刮泥机的优缺点作简单的分析比较，并简明地阐述了总体方案和设计思路。第二章 悬挂式中心传动刮泥机的总体结构和传动方案本章主要介绍悬挂式中心传动刮泥机总体结构和组成部分的作用及驱动方案的制定。简单介绍驱动机构、传动立轴、水下轴承、工作桥、刮臂及刮板、小刮刀、工作桥等组成的作用。图2.1为悬挂式中心传动刮泥机的总体结构图。1.驱动机构2.导流筒3.传动立轴4.拉杆5.工作桥6.横

34、臂7.刮臂8.小刮刀9.水下轴承10.撇渣机构图2.1 悬挂式刮泥机结构总图2.1悬挂式中心传动刮泥机的组成部分2.1.1驱动机构悬挂式中心传动刮泥机的驱动机构主要有两布置形式。第一种为立式三级摆线针轮减速器的直联传动，布局较紧凑。摆线针轮减速器的输出轴用联轴器与中间轴连接，再由中间轴与传动立轴相接而传递扭矩。联轴器上设置有安全销作为过载保护，当刮板阻力过大而超过额定扭矩时，作用在安全销上的剪力就将销剪断，起到机械保护的作用。第二种为卧式二级摆线针轮的减速器，采用链传动与立式蜗轮蜗杆减速器的组合形式，目前应用较广。立式蜗轮蜗杆减速器的蜗杆端部没有过力矩自动停机的安全装置。悬挂式中心传动刮泥机的

35、驱动功率，主要根据刮泥时产生的阴力和刮泥机自身回转时作用在中心轴承上的悬挂载荷，所产生的滚动摩擦力来进行计算。2.1.2传动立轴传动立轴主要传递扭矩和承受刮臂、刮板的重量。水池较深时，立轴可分段制造后用法兰联轴器连接，但必须保证同轴度。在设计中为减轻立轴的自重，节约钢板，也可采用空心轴形式。轴径根据扭转强度及扭转刚度的计算确定（选取二者中的大值）。2.1.3刮臂及刮板悬挂式中心刮泥机适用于中小型沉淀池刮泥，刮臂的悬臂长度不宜过长，常用对称设置的圆管。为改善圆管刮臂的受力条件，一般都借助斜拉杆支承。拉杆的形式为两端叉形接头的圆钢杆，中间用索具螺旋扣调节，杆的一端与刮臂的悬臂端相接，杆的另一端固定

36、在中心的立轴上。对于稍长的刮臂尚需要增设一对短臂，与两长臂成十字形，然后在臂端之间相互用水平拉杆相连。刮板的形式可采用多块平等排列的直线形刮板或整体形对数螺旋线刮板，具体的设计形式可参见垂架式中心传动刮泥机。2.1.4小刮刀小刮刀用以刮污泥斗中的积泥，使之均匀排出。它与搅拌轴，连接圆管焊接在一起连接在传动立轴下端。小刮刀随着传动立轴转动而转动。2.1.5水下轴承水下轴承的作用是使刮板在旋转时能径向定位。由于水下轴承不承受轴向荷载，一般都选用剖分式滑动轴承，但水下轴承的工作条件较差，泥砂极易侵入，而且立轴的垂直度允差可达0.5mm/m，轴与轴承的间隙较大，所以轴承的密封设计十分重要。2.1.6导

37、流筒为了避免中心配水时的径向流速过高造成短路而影响沉淀的效果，一般在中心进水配水管外设置导流筒改变出水流向，导流筒的水平截面积为水池截面积的3%。池径大于21m时，还需要在中心进水管的出水口外周加置扩散筒，使出水在导流内先形成水平切向流，然后再变成缓慢下降的旋流。2.1.7工作桥工作桥应横跨在水池上，宽度1.2m左右，须承受整台刮泥机的重量、负载及刮泥阻力所产生的扭矩，大多采用钢架结构，也有采用钢筋混凝土结构，设计时应满足一定的强度和刚度。2.1.8撇渣机构在沉淀池中，特别是污水的初次沉淀池和二次沉淀池的液面上浮有较多的泥渣和泡沫等杂质，如果不及时撇除，会影响出水水质，为了消除撇渣时存在的死区

38、和浮粒倒流现象，因此，需要设置撇渣机构，主要由撇渣板、排渣斗及冲洗机构等部件组成。撇渣板固定在旋转桁架的前方，与桁架的中心线成一角度、使浮渣沿撇渣板推向池周，撇渣板高约300mm，安装高度应有100mm的可调位置，以使撇渣板的一半露出水面。排渣斗和冲洗机构固定在池周，桁架旋转到排渣斗的位置时，将浮渣撇入斗内。与此同时，设在衍架上的压轮压下冲洗阀门的扛杆，使阀门开启，并利用沉淀池的出水，回流入斗进行冲洗，将积在斗内的浮渣排出。当压轮移过阀门的扛杆后，靠扛杆的自重将阀门重新关上。2.2制定驱动方式悬挂式中心传动刮泥机的驱动方式主要有三种：1.立式三级摆线针轮减速机的直联传动；2.卧式二级摆线针轮减

39、速器，链传动与立式涡轮减速器的组合形式；3.立式二级摆线针轮减速机，齿轮及外啮合回转支承的组合形式。下面来比较一下三种驱动方案的优缺点并确定驱动方案。方案一：立式三级摆线针轮减速机的直联传动，如图2.2所示。1.立式三级摆线针轮减速器2.联轴器3.衬圈4.安全销5.减速机座6.中间轴7.压盖8.轴承箱9.油封10.轴承11.挡圈12.轴承13.止推垫圈14.圆螺母15.压盖16.刚性联轴器17.传动立轴18.油杯19.油封图2.2 立式三级摆线针轮减速机直联传动优点：三级摆线针轮减速机的传动比范围大在5841658503之间。根据所需传动比和输出转速，直接可以选择符合要求的减速机，结构简单，布

40、置较为紧凑。缺点：三级摆线针轮减速机选型困难，价格昂贵。方案二：卧式二级摆线针轮减速器，链传动与立式涡轮减速器的组合形式，如图2.3所示。优点：二级摆线针轮减速机传动比范围：997569，与链传动，立式涡轮减速器组合，可以灵活分配传动比，灵活选择机型。这种组合目前应用较广。缺点：设计烦琐，布置结构不紧凑，传动效率不高。方案三：立式二级摆线针轮减速机，齿轮及外啮合回转支承的组合形式，如图2.4所示。优点：结构简单，效率较高，布置紧凑，根据传动要求可以组合到所需的传动比，价格比三级摆线针轮减速机便宜。目前大多数污水处理都采用这种驱动装置。缺点：传动比分配不灵活。1.护罩2.加油孔3.蜗轮减速器4.

41、立轴5.滑轨6.链轮7.链条8.摆线针减速机图2.3 方案二通过以上三种方案的比较，最终选择第三种驱动方案。第三种驱动方案不仅简单紧凑而且成本比第一种低。第二种方案虽然分配传动比灵活，但结构不紧凑，组成部分过多。设计过程中，为避免繁琐，力求简单又能满足要求的方案。第三种方案满足本设计要求，故选立式二级摆线针轮减速机，齿轮及外啮合回转支承的组合形式的驱动方式。1.立式二级摆线针轮减速器2.小齿轮3.-回转只承4.传动轴5.机箱图2.4 立式二级摆线针轮减速机直联传动2.3本章小结本章主要对悬挂式刮泥机的主要组成部分作出了详细的介绍。而驱动机构部分列出有三种方案，根据优缺点的比较，最终确定传动方案

42、。第三章 悬挂式中心传动刮泥机的性能分析和技术要求3.1确定刮臂和刮板的外缘直径刮泥板从距池边0.30.5m处开始安装，故取刮泥板外缘直径。参考表3.1，刮臂直径取。表3.1 刮泥机基本参数池径（m）45678910121416刮臂直径（m）9.611.613.615.6刮板外缘线速度（m/s）0.0170.0333.2驱动功率的计算3.2.1 刮泥功率计算沉淀池容积 （3.1）进水流量 （3.2）式中：v为沉淀池的有效容积（），q为进水流量（）；d池径（m）, d=12m；h水池有效深度（m）h=3.2m；t沉淀时间（h），t=4h。代入（3.1）和（3.

43、2）计算得出干污泥量 （3.3）式3.3中，沉淀池进水悬浮物含量（mg/l）；沉淀池出水悬浮物含量（mg/l）代入式3.3计算得出，去除干污泥量 (3.4)代入数据得刮泥机每转所需要的时间为刮泥板外缘直径（mm），v刮板外缘线速度（m/min）。刮泥机每转的刮泥量刮泥时的阻力 （3.5）把数据代入公式3.5求得刮泥功率 （3.6）（m/min），。将数据代入式3.6中，求得3.2.2 刮泥机悬挂部件重力在旋转时所需的功率初选回转支承型号 011.30.800，回转支承的钢球直径滚动摩擦力臂；钢球槽的中心圆直径；安全系数n=3。12米的悬挂式中心传动刮泥机的水下系统约重w=1700kg。滚动阻力

44、计算简图如3.1所示。图3.1 滚动阻力计算旋转时的阻力 （3.7）根据已知条件得钢球旋转的速度回转支承所消耗的功率 (3.8)将数据代入式3.8，得3.2.3 电机功率二级摆线针轮减速机的传动效率，齿轮传动的效率则电机功率 按工作条件和要求，选y系列三相交流异步电动机，功率0.55kw,极数为4，同步转速1500r/min。电机型号y801-4，重17kg。3.3减速器选择减速器按以下步骤选择：（1）减速器的安装形式：减速机的安装结构形式led（两级减速，法兰立式安装）（2）负载系数k：负载分类为m，负载系数k=1.35。（3）确定减速器的最大传动比：电动机输出转速到刮臂所需转速的总减速比为

45、选择二级传动减速机最大传动比为7569。（4）确定减速器的类型：选配电机功率0.55kw，当量输入功率 (3.9)将数据代入3.9式，当量输入功率大于许用输入功率，根据选用电机直联型减速机时，实际配置的电动机功率应符合许配功率范围，如果配置的电机功率大于许用输入功率时，本减速机只允许按规定的许用转矩下使用。选择电机直联型许配功率范围0.551.1kw，机型号bld0.55-52-7569，许用输入功率0.12kw，许用输出转矩5000n.m，输出转速。减速器重240kg。（5）传动比分配：减速机传动比，则（6）总的传动效率：二级摆线针轮减速机的传动效率，齿轮传动的效率，总的传动效率（7）总的输

46、出扭矩：总的输出扭矩3.4齿轮传动3.4.1小齿轮小齿轮与单排四点接触球式回转支承配对，根据安徽省宁国顺昌机械有限公司乾坤牌回转支承系列产品介绍书，由型号011.30.800查01系列得到回转支承的齿数,齿顶圆直径mm，模数，齿宽mm。小齿轮的设计不仅满足齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度的要求，还要满足悬挂式中心传动刮泥机的工作要求。3.4.2小齿轮设计根据齿轮的传动比，设计小齿轮与回转支承啮合，齿轮类型为值齿轮，压力角。1.小齿轮的材料及硬度齿轮常用材料及其力学性能，小齿轮的材料选择45号调质钢，热处理为调质，硬度217255hbs。2.确定小齿轮的精度等级、接触疲劳极限应力、材料的弯曲疲

47、劳强度。刮泥机为一般工作机器，速度低，精度选用8级精度。按mq级质量要求取值，查试验齿轮的接触疲劳极限应力，齿轮材料的弯曲疲劳强度。3.齿数比暂取齿数比u=，小齿轮齿数，取，4.按齿面接触强度设计（1）考虑小齿轮速度低，冲击载荷平稳,载荷系数齿轮的传动比。取,齿宽系数（2）小齿轮传递转矩为减速器输出许用转矩为（3）材料的弹性影响系数：得（4）工作寿命15年，无障碍工作时间8000小时，计算应力循环次数，接触疲劳寿命系数，安全系数取s=1。mpa（5）试算小齿轮分度圆直径 (3.10)得 （6）计算小齿轮圆周速度m/s（7）齿宽mm（8）模数mm齿高mm，齿宽与齿高比（9）计算载荷系数根据，8级

48、精度，动载荷数为，得。 （3.11） （3.12）使用系数,得8级精度，代入式3.11求得由b/h=9.78，得，代入3.12求得所以（10）计算模数m 5.按齿根弯曲强度设计（1）得弯曲疲劳寿命系数（2）计算弯曲疲劳许用应力s为抗弯强度计算的最小安全系数,取弯曲疲劳安全系数s=1.4，（3）计算载荷系数k， (3.13)将得到的数据代入式3.13，得(4)根据齿形系数得，(5)弯矩强度的计算公式为 (3.14)将得到的数据代入式3.14，得3.5传动立轴设计3.5.1确定传动立轴的直径和材料考虑传动立轴在污水池工作，应选择耐腐蚀的材料。根据表3.2，选择1cr18ni9ti，密度为，热处理为

49、淬火。为了减轻立轴的自重，节约钢材，采用空心轴形式。得 (3.15)为轴所传递的扭矩，为材料1cr18ni9ti许用扭矩剪应力(n/)， 的范围1525，取。为空心轴内径与外径之比，。取=0.9。将数据代入式3.15，得。取d=270，由=0.9得表3.2 轴的常用材料及其主要力学性能材料牌号热处理毛坯直径(mm)硬度（hb）抗拉强度屈服点弯曲疲劳极限扭转疲劳极限许用静应力许用疲劳应力备注mpa 不小于mpampa1cr13调质600420275155240152183用于在腐蚀条件工作2cr13调质6604502951702641631961cr18ni9-ti淬火5505405002202

50、00200205195185120115105220216200136157130150123142用在高、低温强腐蚀条件工作3.5.2传动立轴的长度传动立轴设计是根据深沉池的深度而定的，深沉池的尺寸可参考表3.3。表3.3 深沉池主要尺寸池子直径（m）78910121416泥斗上部直径（m）1.22表面积（）38506479113154201污泥斗高度（m）0.6污泥斗容积（）0.651.31本设计是设计池径12米的悬挂式刮泥机，根据表3.3，深沉池土建图如图3.2所示。图3.2 深沉池土建图传动立轴的设计如图3.3所示：图3.3 传动立轴传动立轴的总长，在1900mm处和在底端192mm处

51、焊接撑出杆，分别与横臂和刮臂联接。得1cr18ni9ti的密度7.9g/，传动立轴的重量为t。在传动立轴上焊接有与横臂和刮臂联接部分，则联接部分的重量为t。所以，传动立轴的总重为0.375t。3.6刮臂刮板设计考虑在污水池工作根据表3-5，刮臂刮板的材料选用选择1cr18ni9ti，热处理方法为淬火。3.6.1刮臂设计1.刮臂的布置形式为了便于刮板的排列、安装和受力平衡，悬挂式中心传动刮泥机的刮臂通常布置为两个对称设置的圆管，同时刮臂应与池底坡面平行，并用法兰与传动轴联接。2.刮臂的长度和直径（1）刮臂的长度刮臂与传动立轴联接，夹角为76度，联接部分长度为244mm，刮臂的外缘直径等于11.6

52、m。利用这些条件，利用cad软件按照1：1画出草图，得出刮臂的长度（2）由于刮臂是圆管，查尺寸系列外径8159mm，厚度1.213mm。选刮臂的公称通径dn=100mm，外径d=114mm，厚度取6mm。（3）刮臂的重量每条刮臂的重量为3.140.1145.7347.90.006=0.097t。刮臂总重t。3.6.2刮板设计1.刮板的布置形式刮板的形状设计成对数螺旋线。而对数螺旋线是一变曲率曲线，刮板制造比较困难，因而在设计中多数简化成直线刮板的形式，刮板与刮臂中心线的夹角为45度，相互平行排列。刮板的下缘与池底的距离不得大于50mm，刮板底端与橡胶刮板联接。2.刮板的尺寸（1）刮泥板的长度：

53、考虑安装，刮板长度取800mm。（2）刮泥板的高度：刮泥板高度h取250mm。（3）刮板厚度取3mm（4）刮板的数量：按照刮板长度在轴线投影的1015%重叠度安装，投影长度，重叠度取68mm，刮板在刮臂上的间隔为568-68=500mm。刮板安装从距池边0.30.5m处开始，直到最后一块刮板的末端伸过中心积泥槽的外周0.10.15m。每条刮臂的刮板数量，取n=10。所以，刮板的总数量为块（5）刮板的总重量t（6）刮板安装：第一块刮板最外缘端离池壁的350mm开始安装。采用焊接的方法用直径20mm，长300mm的小圆杆把刮板和刮臂连接起来。前9块刮板每块刮板在传动立轴的投影重合度为68mm，最后一块刮板的末端伸过中心积泥槽外周150mm。3.7横臂的设计根据表3-5，横臂的材料选用选择1cr18ni9ti，热处理方法为淬火，外径跟内径大小尺寸取跟刮臂的一样。公称通经dn=100mm，外径d=114mm，厚度6mm，长度l=5800-270/2-200=5465mm横臂的重量为t，两根横臂的重量为t。3.8水下轴承的设计水下轴承主